Linux 操作系统状态查看及调优
Posted 笨小孩@GF 知行合一
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Linux 操作系统状态查看及调优相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
- 查看 Memory 运行状态相关工具
- 查看 IO 运行状态相关工具
- 查看 Network 运行状态相关工具
- 查看系统整体运行状态
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系统调优思路
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性能优化就是找到系统处理中的瓶颈以及去除这些的过程，性能优化其实是对 OS 各子系统达到一种平衡的定义。
- 具体步骤如下：
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系统的运行状况： CPU -> MEM -> DISK-> NETWORK -> application
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分析是否有瓶颈(依据当前应用需求)
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调优(采取一定措施使变得优异)
- 这些子系统之间关系是相互彼此依赖的，任何一个高负载都会导致其他子系统出现问题.比如:
- 大量的网页调入请求导致内存队列的拥塞；
- 网卡的大吞吐量可能导致更多的 CPU 开销；
- 大量的 CPU 开销又会尝试更多的内存使用请求；
- 大量来自内存的磁盘写请求可能导致更多的 CPU 以及 IO 问题；
- 所以要对一个系统进行优化,查找瓶颈来自哪个方面是关键,虽然看似是某一个子系统出现问题,其实有可能是别的子系统导致的。
- 调优就像医生看病，因此需要你对服务器所有地方都了解清楚。
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查看 CPU 负载相关工具
- 使用 uptime 命令查看系统 cpu 负载
- uptime
07:38:47 up 16:41, 1 user, load average: 0.04, 0.04, 0.08 - 其内容如下：
07:38:47 当前时间
up 16:41 当前系统运行时间，上次开机（重启）到目前的运行时间
1 user 当前登录用户数
load average: 0.04, 0.04, 0.08
系统负载，即任务队列的平均长度。 三个数值分别为 1 分钟、5分钟、15 分钟前到现在的平均值
- 例：找出前当系统中，CPU 负载过高的服务器？
服务器 1： load average: 0.15, 0.08, 0.01 1 核
服务器 2： load average: 4.15, 6.08, 6.01 1 核
服务器 3： load average: 7.15, 7.08, 7.01 4 核
答案：服务器 2 负载过高。 - 经验：单核心，1 分钟的系统平均负载不要超过 3，就可以，4 核心不要超过 12，这是个经验值。
- 所以如果服务器的 CPU 为 1 核心，则 load average 中的数字 >=3 负载过高，如果服务器的 CPU 为4 核心，则 load average 中的数字 >=12 负载过高。
- 任务队列的平均长度是：是系统等待运行队列的长度与当前所有 CPU 中正在运行的工作的和。
- 就像如图大家正在 3 号窗口排队买票，3 号窗口的队列就是 4 人。
大厅排除买票：
- 如下图单核 cpu 的任何队列长度为 3，包括正在运行的进程
- 找出系统中使用 CPU 最多的进程
运行 top 命令，按下大写的 P，可以按 CPU 使用率来排序显示
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top 中 VIRT、RES 和 SHR 的含意：
VIRT：virtual memory usage 虚拟内存
进程“需要的”虚拟内存大小，包括进程使用的库、代码、数据等；
假如进程申请 70m 的内存，但实际只使用了 7m，那么它会增长 70m，而不是实际的使用量。 -
RES：resident memory usage 常驻内存
进程当前使用的内存大小，但不包括 swap out；
包含其他进程的共享；
如果申请 70m 的内存，实际使用 7m，它只增长 7m，与 VIRT 相反；
关于库占用内存的情况，它只统计加载的库文件所占内存大小。 -
SHR：shared memory 共享内存
除了自身进程的共享内存，也包括其他进程的共享内存；
虽然进程只使用了几个共享库的函数，但它包含了整个共享库的大小；
计算某个进程所占的物理内存大小公式：RES – SHR；
swap out 后，它将会降下来。 -
htop 工具
- 在上图中将输出的界面划分成了四个区域，其中：
- 上左区：显示了CPU、物理内存和交换分区的信息
- 上右区：显示了任务数量、平均负载和连接运行时间等信息
- 进程区域：显示出当前系统中的所有进程
- 操作提示区：显示了当前界面中F1-F10功能键中定义的快捷功能
- M：按照内存使用百分比排序，对应MEM%列；
- P：按照CPU使用百分比排序，对应CPU%列；
- T：按照进程运行的时间排序，对应TIME+列；
- K：隐藏内核线程；
- H：隐藏用户线程；
- #：快速定位光标到PID所指定的进程上。
- F1：显示帮助信息；
- F2：配置界面中的显示信息
- 可以根据自己的需要修改显式模式以及想要显示的内容
- 比如：以LED的形式显示CPU的使用情况，并且在左边的区域添加hostname，在右边的区区域添加clock
- 方向键选择左右上下
- F3：进程搜索；
- 再次按下 F3 搜索下一个
- F4：进程过滤器； 从上面的结果可以看出search和filter的区别： search会将光标定位到符合条件的进程上，通过F3键进行逐个查找；而filter会直接将符合条件的进程筛选出来。 search和filter都使用ESC键来取消功能。
- F5：显示进程树；
- F6：排序：
- 比如 P 选择 CPU 列，按照 PID 回车排序
- F7：减小nice值； F8：增加nice值； 直接修改光标选取的进程的nice值：
- F9：杀掉指定进程；
- F10：退出htop。 空格键：用于标记选中的进程，用于实现对多个进程同时操作；
- -u：显示指定用户的进程；
- l：显示光标所在进程的文件列表;
- 大写 i 反转显示
- 按照实际使用 CPU，从大到小排序显示所有进程列表
ps -aux --sort -pcpu | more #按 cpu 降序排序（使用率） - 注: -pcpu 可以显示出进程绝对的路径，方便找出木马程序运行的路径。
- 查看 CPU 信息
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使用 mpstat 查看 CPU 运行情况
rpm -qf `which mpstat` #查看安装 mpstat 命令的安装包。
sysstat-10.1.5-19.el7.x86_64 #此软件包，包括很多查看系统状态的软件包。
mpstat
- 注：每列参数说明
usr:用户空间 CPU 使用占比。
nice:低优先级进程使用 CPU 占比。nice 值大于 0。
sys:内核空间 CPU 使用占比。
iowait:CPU 等待 IO 占比。
irq:CPU 处理硬中断占比。
soft:CPU 处理软中断占比。
idle:CPU 空闲时间占比。
guest 与 steal 与虚拟机有关，暂不涉及。 - mpstat -P ALL #查看所有 CPU 运行状态
- mpstat -P ALL 1 10 ＃ 一秒钟刷新一次 连续刷新 10 次
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查看 Memory 运行状态相关工具
free 命令查看内存使用情况 - 注：在 centos7 系统中 available 这一列是真正可用内存。
- available 包括了 buff/cache 中一些可以被释放的内存。当物理内存不够用的时候，内核会把非活跃的数据清空。
- 通过/proc 目录，查看非活跃的内存：
/proc 文件系统下的多种文件提供的系统信息不是针对某个特定进程的，而是能够在整个系统范围的上下文中使用。可以使用的文件随系统配置的变化而变化。
cat /proc/meminfo
- 注：当内存不够用时，kernel 总是把不活跃的内存交换到 swap 空间。如果 inactive 内存多时，加swap 空间可以解决问题，而 active 多，则考虑加内存。
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找出系统中使用内存最多的进程？
方法 1：运行 top，然后按下大写的 M 可以按内存使用率来排序显示
-
方法 2：按照实际使用内存，从大到小排序显示所有进程列表
- ps -aux --sort -rss | more 内存降序排序(去掉减号就是升序)
- 或：
- ps -aux --sort -rss > a.log
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查看 IO 运行状态相关工具
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查看文件系统块大小
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对于 ext4 文件系统，查看文件系统块大小
- tune2fs -l /dev/sda1 | grep size
- 对于 xfs 文件系统，查看文件系统块大小
xfs_growfs -l /dev/sda1 |grep bsize
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找出系统中对磁盘读写最多的进程
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通过iostat命令查看IO是否存在瓶颈
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iostat -d -k -p /dev/sda
- 常用参数：
-d 仅显示磁盘统计信息。
-k 以K为单位显示每秒的磁盘请求数,默认单位块。
-p device | ALL 用于显示块设备及系统分区的统计信息。
- 注：
每列含意：
kB_read/s 每秒从磁盘读入的数据量,单位为K.
kB_wrtn/s 每秒向磁盘写入的数据量,单位为K.
kB_read 读入的数据总量,单位为K.
kB_wrtn 写入的数据总量,单位为K. - 测试，给磁盘写入一些内容， 写入时尽可能不读磁盘？
dd if=/dev/zero of=/tmp/test.txt bs=10M count=500 ; sync
读入的数据用/dev/zero，/dev/zero不会读磁盘的。
sync #把内存中的数据快速写到磁盘上。 只做dd不执行sync，不容易看不出写入效果 - 另外开一个 shell
- watch iostat -p sda -dk
-
如果服务器很卡，查看CPU使用率不高，内存也够用，但就是卡，尤其是打开新程序或文件时，更卡。此时是哪出问题了？
-
这时系统的瓶颈在哪里？ 在磁盘IO上。使用iotop命令，查看哪个进程使用磁盘读写最多。
-
iotop的参数：
-o, -only 只显示在读写硬盘的程序
-d SEC, -delay=SEC 设定显示时间间隔。 刷新时间
iotop 常用快捷键：
<- / ->：左右箭头：改变排序方式，默认是按 IO 排序。
r：改变排序顺序。
o：只显示有 IO 输出的进程。
p：进程/线程的显示方式的切换。
a：显示累积使用量。
q：退出，按 q 或 ctrl+C -
例1：找出使用磁盘最多的进程
- iotop -o -d 1 #显示正在使用磁盘的进程
- 在另一个终端对磁盘进行大量读操作，执行：
find /
查看结果：
-
查看 Network 运行状态相关工具，找出系统中使用网络最多的进程
使用nload监控总体带宽使用情况
yum install nload -y
- 开始监控
nload
- 然后另一个终端上运行ab，开始测试：
- ab -n 700 -c 2 http://www.baidu.com/index.html #产生一些测试数据
查看结果：
-
使用nethogs找出使用带宽最多的进程
- yum安装
yum install -y nethogs
nethogs
- 在另一个终端生成一些数据：
wget http://issuecdn.baidupcs.com/issue/netdisk/yunguanjia/BaiduNetdisk_5.5.3.exe
查看结果，找出wget是使用流量最多的进程
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查看系统整体运行状态
使用 vmstat 查看内存及系统整体运行状态 - vmstat ：命令是最常见的 Linux/Unix 监控工具，可以展现给定时间间隔的服务器的状态值，包括服务器的 CPU 使用率，MEM 内存使用，VMSwap 虚拟内存交换情况，IO 读写情况。
- 使用 vmstat 可以看到整个机器的 CPU，内存，IO 的使用情况，而不是单单看到各个进程的 CPU 使用率和内存使用率。 比 top 命令节省资源。
- 注：当机器运行比较慢时，建议大家使用 vmstat 查看运行状态，不需要使用 top，因 top 使用资源比较多。
- 例：
- 每一列参数作用：
r 运行状态的进程个数 。展示了正在执行和等待 cpu 资源的任务个数。当这个值超过了 cpu 个数，就会出现 cpu 瓶颈 - b 不可中断睡眠 正在进行 i/o 等待－－阻塞状态的进程个数 进程读取外设上的数据，等待时
free 剩余内存，单位是 KB
buff #内存从磁盘读出的内容
cache #内存需要写入磁盘的内容
si swapin swap 换入到内存
so swapout 内存换出到 swap 换出的越多，内存越不够用
bi blockin 从硬盘往内存读。 单位是块。 把磁盘中的数据读入内存
bo blockout 从内存拿出到硬盘 （周期性的有值） 写到硬盘
#判断是读多还是写多，是否有 i/o 瓶颈
in 系统的中断次数，cpu 调度的次数多
cs 每秒的上下文切换速度
CPU 上下文切换－－程序在运行的时候，CPU 对每个程序切换的过程。
更多内存参以一下表格： vmstat 每个字段含义说明
- 使用 sar 命令记录系统一段时间的运行状态
- sar 工具可以把检查到的信息保存下来，存在/var/log/sa 目录下。
- sar 默认显示每10分钟统计一次状态信息（从装 sysstat 包开始）
- sar 命令行的常用格式： sar [options] [-A] [-o file] t [n]
在命令行中，n 和 t 两个参数组合起来定义采样间隔和次数，t 为采样间隔，是必须有的参数，n 为采样次数，是可选的，默认值是 1，-o file 表示将命令结果以二进制格式存放在文件中，file 在此处不是关键字，是文件名。options 为命令行选项 - sar 命令的选项很多 下面只列出常用选项：
- 下面只列出常用选项：
-A：所有报告的总和。
-n：网络接口的情况。
-u：CPU 利用率
-v：进程、I 节点、文件和锁表状态。
-d：硬盘使用报告。
-r：没有使用的内存页面和硬盘块。
-g：串口 I/O 的情况。
-b：缓冲区使用情况。
-a：文件读写情况。
-c：系统调用情况。
-R：进程的活动情况。
-y：终端设备活动情况。
-w：系统交换活动。
-o 文件名：打印到屏幕并将采样结果以二进制形式存入当前目录下的文件中。
-f 文件名：查看之前保存的二进制文件。
-d：显示磁盘。
-d 1 70 #必须得指定次数。
-c：每秒创建进程的个数。
-i 1 7 #指定时间间隔。
-P：查看 cpu。
-r：查看内存。
-w：每秒上下文切换次数。
-o /cpu.sar #保存并显示。
-f cpu.sar #读取。 - 每 2 秒采样一次，连续采样 5 次，观察 CPU 的使用情况，并将采样结果以二进制形式存入当前目录下的文件 cpu.sar 中
sar -u 2 5 -o cpu.sar #屏幕显示以一下内容，同时内容也会写到当前目录的./cpu.sar 中
- 在显示内容包括：
%usr：CPU 处在用户模式下的时间百分比。
%system：CPU 处在系统模式下的时间百分比。
%iowait：CPU 等待输入输出完成时间的百分比。
%idle：CPU 空闲时间百分比。
在所有的显示中，我们应主要注意%iowail 和%idle - %iowail 的值过高，表示硬盘存在 I/O 瓶颈，%idle 值高，表示 CPU 较空闲，如果%idle 值高但系统响应慢时，有可能是 CPU 等待分配内存，此时应加大内存容量
- %idle 值如果持续低于 7，那么系统的 CPU 处理能力相对较低，表明系统中最需要解决的资源是 CPU
- 查看二进制文件 cpu.sar 中的内容
sar -u -f cpu.sar
注：sar 命令即可以实时采样，又可以对以往的采样结果进行查询
- 查看 sar 的计划任务并读取日志
查看 sar 的计划任务cat /etc/cron.d/sysstat ???127?
# Run system activity accounting tool every 10 minutes
*/10 * * * * root /usr/lib64/sa/sa1 1 1 默认每10分钟执行一次
# 0 * * * * root /usr/lib64/sa/sa1 600 6 &
# Generate a daily summary of process accounting at 23:53
53 23 * * * root /usr/lib64/sa/sa2 -A
- 注：生成的日志位置：
- ls /var/log/sa
- 读取日志
ls /var/log/sa #只要安装 sar 后就会定期收集系统信息。 - 注：sa 开头的文件不能使用 cat 命令进行查看，只能使用 sar -f 进行查看，文件名命名规则 sa+日期，sa01 表示这个月的第一天。文件名会根据日期进行排序，sa01、sa02 ……
- 使用参数-n 查看网络接口流量情况：
sar -n DEV -f /var/log/sa/sa16 #查看网络相关信息。
- 查看内存和硬盘
sar -r -f /var/log/sa/sa17
-r 查看内存
- sar -d -f /var/log/sa/sa17
-d：硬盘使用报告
-
sar 最大特点是可以监控所有状态，sar 的其他使用方法如下：
sar -r 1 #查看内存
sar -n ALL #查看所有
sar -b 1 7 #缓冲区使用情况，每秒刷新一次，查看 7 次
sar -I ALL 1 7
sar -r -f /tmp/file -n -r -b -m
sar -s 15:00:00 -e 15:30:00 #查看某个时间段，系统运行情况
sar -s 15:00:00 -e 15:30:20 -f /var/log/sa/sa17
sar -r -s 15:00:00 -e 15:30:20 -f /var/log/sa/sa17
-
CPU-IO-网络-内核参数的调优
- 调 整 nice 值 改 变 进 程 优 先 级
nice 概述：在 LINUX 系统中，Nice 值的范围从-20 到+19（不同系统的值范围是不一样的），正值表示低优先级，负值表示高优先级，值为零则表示不会调整该进程的优先级。具有最高优先级的程序，其 nice 值最低，所以在 LINUX 系统中，值-20 使得一项任务变得非常重要；与之相反，如果任务的 nice为+19，则表示它是一个高尚的、无私的任务，允许所有其他任务比自己享有宝贵的 CPU 时间的更大使用份额，这也就是 nice 的名称的来意。默认优先级是 0 - 在命令运行前，调整进程 nice 值，让进程使用更多的 CPU
- 语法： nice -n 优先级数字 命令
- 例：将 vim test.txt 命令的优先级，从默认的 0 级别调高到-5 级别
- pidof vim 得到进程的 PID
- top -p PID 只查看某进程
- 看得出默认 nice 值为 0
- nice -n -5 vim test.txt #先不要退出这个 vim 命令，另外打开一个shell
- NI 值 为5
- 使用 renice 修改正在运行的进程的优先级
语法：renice -n [NUM] PID #修改进程优先级 - 将先前 vim 的 PID 92336 优先级调整为级别 10
- renice -n 10 92336
-
注:进程优先级不可以超过 -20 到 19 范围
- 设 置 进 程 的 CPU 亲 和 力
taskset 作用：在多核的情况下，可以认为指定一个进程在哪颗 CPU 上执行程序，减少进程在不同CPU 之前切换的开销。
安装 taskset 命令： - yum -y install util-linux
- taskset 语法： taskset -cp [CPU ID 号] 命令或进程 ID
常用参数：
-p, --pid 在已经存在的 pid 上操作
-c, --cpu-list 以列表格式显示和指定 CPU - 服务器是 4 核 CPU ，指定 vim 命令在第一个 CPU 上运行
- taskset -c 0 vim test.txt #第一个 CPU 的 ID 是 0。
- 查 sshd 进程运行在哪几个 CPU 上
- pidof sshd
91909 91586 87896 82726 6471
taskset -cp 91586
pid 91586's current affinity list: 0-3 #0-3 说明 sshd 进程可以使用 4 个 CPU 核心处理数据。
- 指定 vim c.txt 程序运行在第 2 和第 4 个 CPU 上
taskset -c 1,3 vim test.txt
-
使 用 vmstat 找 出 系 统 中 存 在 瓶 颈
CPU 利用率比例分配：
如果一个 CPU 被充分使用，利用率分类之间均衡的比例应该是。
65% 70% User Time #用户态（通常指我们运行的服务和程序）。
30% 35% System Time #内核态。
0% 5% Idle Time #空闲。
- Context Switches 上下文切换的数目直接关系到 CPU 的使用率，如果 CPU 利用率保持在上述均衡状态时，有大量的上下文切换是正常的。
- 上下文切换指的就是 cpu 中寄存器数据的写入和读出。每个进程在使用 cpu 时，都需要把自己的数据先写入 cpu 的缓存（寄存器）中，然后 cpu 才能根据缓存中的数据来计算。
- 一台 4 核心，8G 内存的服务器，根据 vmstat 运行的结果，来分析系统中存在的问题。
学会这个思路，后期就可以很轻松分析出 8 核心，16G 或 8 核心，32G 服务器的瓶颈。
-
vmstat 输出每列字段的意义：
- Procs（进程）：
r: The number of processes waiting for run time. 等待运行的进程数。如果等待运行的进程数越多，意味着 CPU 非常繁忙。另外，如果该参数长期大于 cpu 核心数 3 倍，说明 CPU 资源可能存在较大的瓶颈。
b: The number of processes in uninterruptible sleep.处在非中断睡眠状态的进程数。即等待 IO 的进程数量。 - Memory（内存）：
swpd: the amount of virtual memory used.已使用的虚拟内存大小。如果虚拟内存使用较多，可能系统的物理内存比较吃紧，需要采取合适
的方式来减少物理内存的使用。swapd 不为 0，并不意味物理内存吃紧，如果 swapd 没变化，si、so 的值长期为 0,这也是没有问题的 。
free: the amount of idle memory.空闲的物理内存的大小
buff: the amount of memory used as buffers.用来做 buffer（缓存，主要用于块设备缓存）的内存数，单位：KB
cache: the amount of memory used as cache.用作缓存的内存大小，如果 cache 的值大的时候，说明 cache 处的文件数多，如果频繁访问到
的文件都能被 cache 处，那么磁盘的读 IO bi 会非常小。单位：KB
- Swap（交换分区）
- si: Amount of memory swapped in from disk (/s).
从磁盘写入到 swap 虚拟内存的交换页数量，单位：KB/秒。如果这个值大于 0，表示物理内存不够用或者内存泄露了。
so: Amount of memory swapped to disk (/s).
从 swap 虚拟内读出的数据。即从 swap 中的数据写入到磁盘的交换页数量，单位：KB/秒，
如果这个值大于 0，表示物理内存不够用或者内存泄露了。
内存够用的时候，si so 2 个值都是 0，如果这 2 个值长期大于 0 时，系统性能会受到影响，磁盘 IO和 CPU 资源都会被消耗。
当看到空闲内存（free）很少的或接近于 0 时，就认为内存不够用了，这个是不正确的。不能光看这一点，还要结合 si 和 so。如果 free 很少，但是 si 和 so 是 0，那么不用担心，系统性能这时不会受到影响的。
IO（这里指 Input/Output Memery 的数据，即 bi：进入内存，bo：从内存中出去）
bi: Blocks received from a block device (blocks/s).
每秒从块设备接收到的块数，单位：块/秒 也就是读块设备。bi 通常是读磁盘的数据
bo: Blocks sent to a block device (blocks/s).
每秒发送到块设备的块数，单位：块/秒 也就是写块设备。bo 通常是写磁盘的数据
- System（系统）
in: The number of interrupts per second, including the clock.
每秒的中断数，包括时钟中断。
cs: The number of context switches per second.
每秒的环境（上下文）切换次数。比如我们调用系统函数，就要进行上下文切换，而过多的上下文切换会浪费较多的 cpu 资源，这个数值应该越小越好。 - CPU（使用 cpu 时间的百分比%，最大 100%）
us: Time spent running non-kernel code. (user time, including nice time)
用户 CPU 时间(非内核进程占用时间)（单位为百分比）。 us 的值比较高时，说明用户进程消耗的 CPU 时间多
sy: Time spent running kernel code. (system time)
系统使用的 CPU 时间（单位为百分比）。sy 的值高时，说明系统内核消耗的 CPU 资源多，这并不是良性表现，我们应该检查原因。
id: Time spent idle. Prior to Linux 2.5.41, this includes IO-wait time.
空闲的 CPU 的时间(百分比)，在 Linux 2.5.41 之前，这部分包含 IO 等待时间。
wa: Time spent waiting for IO. Prior to Linux 2.5.41, shown as zero.
等待 IO 的 CPU 时间，这个值为 0 .这个指标意味着 CPU 在等待硬盘读写操作的时间，用百分比表示。wait 越大则机器 io 性能就越差。说明 IO 等待比较严重，这可能由于磁盘大量作随机访问造成，也有可能磁盘出现瓶颈（块操作）。
st: 虚拟机占用 cpu 时间的百分比。如果 centos 系统上运行了 kvm 虚拟机，而 kvm 虚拟上又运行了几个虚拟机，那么这个值将显示这个几个正在运行的虚拟机从物理机中窃取 CPU 运行时间的百分比。 - 当系统刚开机后，一切正常时，vmstat 的状态。
vmstat 1 10
- 注：根据观察值，我们可以得到以下结论:
1、第 1 列 r（run），有个 1，很多次是 0，说明当前系统中正在运行的进程不多，此值大于 cpu核心数 3 倍时，我们认为是 cpu 是繁忙的。当前情况下： r > 12，才算忙。
2、第 4 列 free 是物理内存剩余数。默认单位是 KB，现还有 7284516KB，所以内存肯定够用。
3、第 7 和 8 列 swap 是 swap 内存交换分区使用情况。如果这两列有数据，说明我们已经使用了 swap交换分区了，那么系统的内存肯定不够用了，需要加内存。
4、第 9 和 10 列 io，如果 io 这组数据中 bi 比较大，说明从磁盘读进内存的数据比较大，即读磁盘数据多。bo 比较大，说明从内存写入到磁盘的数据比较多，即说明写磁盘比较多。
5、第 13 和 15 列 cpu 数据组中的 us 是用户太进程使用 cpu 时间的百分比。如果 us 列数据比较大，说明用户态的进程如 apache，mysql 等服务使用 cpu 比较多。 id 这列是 cpu 空闲时间（%）。此列最大值是 100%
6、第 16 列，即倒数第二列 wa（等待 IO 所消耗的 CPU 时间百分比），如果此占用 cpu 的百分比比较大，如到达了 40%，说明磁盘读写速度太慢，IO 有瓶颈了。具体是 bi 或 bo 的问题，可以查看一下 bi和 bo 列的数值。如果 bi 列值很大，说明进程在等待写入磁盘数据时，占用了大量 cpu。
上传一个比较大的文件到 linux 系统中，分析系统资源使用情况。上传文件是只写磁盘，不读磁盘。
vmstat 1 1000 #开始长时间监控系统。
然后开始上传一些文件系统中。上传的文件大家可以随意找一些文件上传，只要大于 1G 就可以了。大于 1G，可以上传的时间长一些，方便看出来效果。
- 注：根据观察值，我们可以得出结论：
- 因为只是上传文件到 linux 系统中，在上传文件过程中没有读磁盘，所以 bi 的值一直为 0；
- 但是上传文件时会写入磁盘，所以 bo 这列会有大量数据。
- r 列，free 列，us 列，id 列，wa 列数据不多，说明 cpu，内存，io 都还可以，压力不大。
- 将/lib64 目录复制到/opt 下，模拟生产环境下备份数据的情景。在复制的过程中查看一下系统的状态。
- du -sh /lib64/
228M /lib64/
cp -r /lib64/ /opt/
- 注：根据观察值，我们可以得出结论：
因为我们是复制文件，所以 bi 和 bo 都会有大量数据。
r 列，free 列数据不大，说明正在运行的进程数不多，内存也够用。
查看 r 列最大数据是 3，r 列如果超过 12 则认为 cpu 核心数不够用。所以当前运行的进程不多，cpu 核心数够用。 - 查看 us 列、sy 列、wa列、使用 cpu 不多，如果 wa 列使用 cpu 很多。说明当前系统的瓶颈是磁盘读写太慢。因为大量进程都处在等待读写磁盘上这件事上。
- 总结：通过 wa 列是最容易看出磁盘读写速度是否太慢。
- 使用 apache 的压测工具 ab 对系统进行测试
- ab -n 500000 -c 200 http://192.168.2.3/index.html
-
注：根据观察值，我们可以得出结论:
r 列有几个数值已经超过 12 了，说明 cpu 核心数不够用了。 - wa 列为 0，说明在读写磁盘等待上，没有占用 cpu。
- 这样情况就是服务器上运行了大量进程，在消耗 cpu。可以使用 ps 查看一下有哪个进程，另外，也可以运行 top 命令再按 P，来查看一下哪些进程在大量使用 cpu。
- 扩展：关于 buff 和 cache 内存
BUFFER inode 节点索引缓存； CACHE block 块/页缓存。
buffers #缓存从磁盘读出的内容 ，这种理解是片面的
cached #缓存需要写入磁盘的内容 ，这种理解是片面的
不过现在在 centos7 下，free 命令已有变化，free 直接给出了可用空余内存 available。增加了-h选项，支持以人性化的单位（K/M/G）显示各个数值。如下：
-
有关磁盘 I/O 的调优
ulimit 资 源 限 制 - 限制用户资源配置文件：/etc/security/limits.conf
- 每行的格式：用户名/@用户组名 类型(软限制/硬限制) 选项 值
- 永久修改一个进程可以打开的最大文件数
- vim /etc/security/limits.conf #在文件的最后追加以下内容
- * - nofile 655350 #理论上大于 65535 即可
- 注：soft 是一个警告值，而 hard 则是一个真正意义的阀值，超过就会报错。一般把 soft 和 hard 都配置成一样的值。 最大打开的文件数以文件描叙符 file descripter 计数)。
- ulimit -n #查看一个进程可以打开的文件数，默认是 1024
- init 6 #想要刚修改的 limits.conf 中配置永久生效，必须重启系统
- 临时修改
ulimit -n 655350 #不用重启系统。
ulimit -n
-
nproc #配置一个用户可以打开的最大进程数
vim /etc/security/limits.d/20-nproc.conf
改：
5 * soft nproc 4096
为：
5 * soft nproc 65535
6 * hard nproc 65535
- 临时修改
- ulimit -u 65535
- 注:如果默认一个用户，比如 apache 可用的最大进程数是 1024.那么 apache 用户启动的进程就数就不能大于 1024了。
-
查询系统中进程占用的句柄数
使用的命令是：
-
lsof -n|awk '{print $2}'|sort|uniq -c|sort -nr|more
- 查 看 所 有 的 资 源 限 制 信 息
- core file size (blocks, -c) 0 kdump 转储功能打开后产生的 core file 大小限制
data seg size (kbytes, -d) unlimited 数据段大小限制
scheduling priority (-e) 0
file size (blocks, -f) unlimited 文件大小限制
pending signals (-i) 31117
max locked memory (kbytes, -l) 64
max memory size (kbytes, -m) unlimited
open files (-n) 655350 打开的文件个数限制
pipe size (512 bytes, -p) 8 管道大小的限制
POSIX message queues (bytes, -q) 819200 消息队列大小real-time priority (-r) 0
stack size (kbytes, -s) 8192 栈大小
cpu time (seconds, -t) unlimited CPU 时间使用限制
max user processes (-u) 65535 最大的用户进程数限制
virtual memory (kbytes, -v) unlimited 虚拟内存限制
file locks (-x) unlimited
- 测 试 硬 盘 速 度
一般情况下使用 hdparm 来测试磁盘顺序读的速度。dd 命令用来测试磁盘顺序写的速度。
hdparm 命令常用参数
参数：
-t perform device read timings #不使用预先的数据缓冲, 标示了 Linux 下没有任何文件系统开销时磁盘可以支持多快的连续数据读取. perform [pəˈfɔ:m] #执行
--direct Use O_DIRECT to bypass page cache for timings #直接绕过缓存进行统计数据 - hdparm -t --direct /dev/sda
- 注： 弹出的含意是 3.00 秒中从硬盘缓存中读 5302M，平均每秒读 1764.87MB/sec
- 使用 dd 命令测试磁盘 IO 的顺序写和读速度
在使用前首先了解两个特殊设备：/dev/null 伪设备，回收站.写该文件不会产生 IO 开销；/dev/zero 伪设备，会产生空字符流，读该文件不会产生 IO 开销 - dd if=/dev/zero of=/tmp/test.dbf bs=1M count=5000 oflag=direct,nonblock
5000+0 records in
5000+0 records out
5242880000 bytes (5.2 GB) copied, 23.4296 s, 224 MB/s
- 注：可以看到，在 23.4296 秒的时间里，生成 5000M 的一个文件，IO 写的速度约为 224 MB/秒，这就是硬盘顺序写速度了。当然这个速度可以多测试几遍取一个平均值。
注：oflag=direct,nonblock 中的 direct 表示读写数据采用直接 IO 方式；nonblock 表示读写数据采用非阻塞 IO 方式，这样绕开缓存，测试的更准确。
总结：在生产环境下，建议使用 hdparm 来测试磁盘读，使用 dd 来测试磁盘写速度
- time 命 令 测 试 进 程 运 行 时 间
time 命令： 执行命令并计时
测试 dd 命令使用时间和开销 - time dd if=/dev/zero of=/tmp/test.dbf bs=1M count=5000 oflag=direct,nonblock
- 1)实际时间(real time): 从 command 命令行开始执行到运行终止的消逝时间；
2)用户 CPU 时间(user CPU time): 命令执行完成花费的用户 CPU 时间，即命令在用户态中执行时间总和；
3)系统 CPU 时间(system CPU time): 命令执行完成花费的系统 CPU 时间，即命令在核心态中执行时间总和。
其中，用户 CPU 时间和系统 CPU 时间之和为 CPU 时间，即命
以上是关于Linux 操作系统状态查看及调优的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章